Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472 |
Resumo: | Hydrogen (H2) is used in several industrial processes, including ammonia production and petroleum refining. Commercially, most of the H2 produced is from methane steam reforming. Although well established industrially, methane steam reforming requires high energy demand and has problems of catalyst deactivation. As an alternative, this work presents the methane conversion to H2 through chemical looping reactions. This process consists in reacting a metal oxide (MeO) with methane (reducing agent) producing CO and H2 in the gas phase and reduced metal (Me) in the solid phase. Then, regeneration of the Mel is carried out with an oxidizing agent (air, for example), again producing MeO. To make this technology viable, the development of oxygen transporting materials that present high activity, selectivity and stability in the two reaction stages is essential. In this work, Ni/NiO based materials supported on different metal oxides were synthesized. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, programmed temperature reduction, surface area (BET method), pore volume and transmission electron microscopy. Reactive tests were carried out using methane as reducing agent and oxygen as oxidizing agent. In general, the materials showed activity in both stages of reaction and it was verified that the support exerts influence in the behavior of the formation of the products and the characteristics of Ni/NiO particles. |
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Corrêa, João Vítor SoaresSantos, João Batista Oliveira doshttp://lattes.cnpq.br/0285313473901330http://lattes.cnpq.br/85781968899284352018-02-21T18:42:08Z2018-02-21T18:42:08Z2017-04-06CORRÊA, João Vítor Soares. Reações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênio. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9472Hydrogen (H2) is used in several industrial processes, including ammonia production and petroleum refining. Commercially, most of the H2 produced is from methane steam reforming. Although well established industrially, methane steam reforming requires high energy demand and has problems of catalyst deactivation. As an alternative, this work presents the methane conversion to H2 through chemical looping reactions. This process consists in reacting a metal oxide (MeO) with methane (reducing agent) producing CO and H2 in the gas phase and reduced metal (Me) in the solid phase. Then, regeneration of the Mel is carried out with an oxidizing agent (air, for example), again producing MeO. To make this technology viable, the development of oxygen transporting materials that present high activity, selectivity and stability in the two reaction stages is essential. In this work, Ni/NiO based materials supported on different metal oxides were synthesized. The materials were prepared by wet impregnation and characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, programmed temperature reduction, surface area (BET method), pore volume and transmission electron microscopy. Reactive tests were carried out using methane as reducing agent and oxygen as oxidizing agent. In general, the materials showed activity in both stages of reaction and it was verified that the support exerts influence in the behavior of the formation of the products and the characteristics of Ni/NiO particles.O gás hidrogênio é utilizado em vários processos industriais, entre eles a produção de amônia e no refino de petróleo. Comercialmente, a maior parte do hidrogênio produzido é a partir da reforma a vapor do metano (RVM). Apesar de bem estabelecido industrialmente, a RVM exige alta demanda energética e possui problemas de desativação do catalisador. Como forma alternativa, este trabalho apresenta a reforma do metano via reações cíclicas de oxidação e redução para produção de hidrogênio. Este processo consiste em reagir um óxido metálico (MeO) com metano (agente redutor) produzindo CO e H2 na fase gasosa e metal reduzido (Me) na fase sólida. Posteriormente é realizada a regeneração do metal reduzido com um agente oxidante (ar, por exemplo), produzindo novamente MeO. Para o sucesso dessa tecnologia é essencial o desenvolvimento de materiais sólidos transportadores de oxigênio que apresentem alta atividade, seletividade e estabilidade nas duas etapas de reação. Neste trabalho, foram sintetizados materiais a base de NiO/Ni suportado em diferentes óxidos metálicos. A preparação desses materiais foi feita por meio de impregnação via úmida e caracterizados por: termogravimetria, difração de raios X, redução a temperatura programada, área superficial (método BET) e volume de poros, microscopia eletrônica de transmissão. Por fim, foram realizados ensaios reacionais utilizando metano como agente redutor e oxigênio como agente oxidante. Em geral, os materiais apresentaram atividade em ambas as etapas de reação e foi verificado que o suporte exerce influência no comportamento da formação dos produtos e das características das partículas de Ni/NiO.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarReforma a vaporOxidaçãoHidrogênioOxidationHydrogenENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAReações cíclicas de oxidação e redução de materiais a base de Ni para geração de hidrogênioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnlineinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissJVSC.pdfDissJVSC.pdfapplication/pdf4271608https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/1/DissJVSC.pdf9896cc8fae0d9786811a35d3f4c1be36MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/2/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD52TEXTDissJVSC.pdf.txtDissJVSC.pdf.txtExtracted texttext/plain148562https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/3/DissJVSC.pdf.txtd367805ea6f5be255c5231e4beab0522MD53THUMBNAILDissJVSC.pdf.jpgDissJVSC.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5523https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/9472/4/DissJVSC.pdf.jpge98c5e207300fb06d2b2176cf7b5a941MD54ufscar/94722019-09-11 03:02:47.358oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222019-09-11T03:02:47Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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